第17章　欧姆定律 专项训练3　特殊方法测电阻 - 2025-2026学年物理人教版(2024)九年级全一册

专项训练三　特殊方法测电阻 类型一　伏阻法 1.某同学设计了如图所示的电路测量电阻器的阻值Rx。已知定值电阻的阻值为R0。 (1)开关S闭合前,应将滑动变阻器的滑片置于____________(选填“a”或“b”)端,目的是____________。  (2)闭合开关S,调节滑动变阻器,得到电压表V1的示数U1,电压表V2的示数U2,则被测的阻值Rx=____________。  (3)该同学测量一次后,就计算出了该电阻器的阻值,你认为该实验结论的得出_______(选填“妥当”或“不妥当”),理由是_____________________。  b 保护电路 不妥当 通过一次实验数据得出的结果误差较大 解析:(1)闭合开关,阻值为Rx的电阻器、阻值为R0的定值电阻和滑动变阻器串联,电压表V1测量阻值为R0的定值电阻两端的电压,电压表V2测量阻值为Rx的电阻器两端的电压,为保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处,根据“远下电阻大”的调阻规律可知,滑片应置于b端。(2)根据欧姆定律可知电路中的电流I=,阻值为Rx的电阻器两端的电压为U2,则被测的阻值Rx=。(3)该同学测量一次后,就计算出了该电阻器的阻值,得出的结果误差较大,应多次测量取平均值。 类型二　安阻法 2.(2024·山东烟台中考)测量小灯泡正常发光时的电阻的实验,器材如下:电源(电压恒为6 V)、小灯泡(额定电压为3.8 V,正常发光时的电阻约为10 Ω)、电流表(0~0.6 A,0~3 A)、电压表(0~3 V,0~15 V)、滑动变阻器A(50 Ω,0.2 A)、滑动变阻器B(20 Ω,1 A)、开关和导线若干。 (1)在图丙虚线框中,画出该实验的电路图(各元件不必标注字母)。 (2)为了完成实验,电流表应选择____________的测量范围,电压表应选择____________的测量范围,滑动变阻器应选择________(选填“A”或“B”)。  (3)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表示数为3.8 V,此时电流表的示数如图甲所示,则小灯泡正常发光时的电阻为__________ Ω。  0~0.6 A 0~15 V B 9.5 (4)完成上述实验之后,老师提出:如果没有电压表,那么用一个电流表和一个阻值为R0的定值电阻,仍可完成本实验。兴趣小组经过讨论设计了如图乙所示的电路,并进行了如下操作: ①闭合开关S、S2,移动滑动变阻器的滑片P,使电流表示数为I1,此时小灯泡正常发光; ②保持滑动变阻器滑片P的位置不变,断开S2,闭合S1,电流表示数为I2,则小灯泡正常发光时的电阻R=____________(用R0、I1、I2表示)。  解析:(1)测量小灯泡正常发光时的电阻时,要用电压表测量小灯泡两端的电压,用电流表测量电路中的电流,为调节小灯泡两端的电压,需要在电路中串联接入滑动变阻器,据此设计实验电路。 (2)小灯泡的额定电压U额=3.8 V,正常发光时的电阻约10 Ω,灯泡的额定电流I额==0.38 A,故电流表应选择的测量范围为0~0.6 A,因灯泡的额定电压U额=3.8 V,则电压表选择的测量范围是0~15 V,因为额定电流为0.38 A,超过了滑动变阻器A允许通过的最大电流,故选滑动变阻器B。 (3)由图甲知灯泡正常工作时的电流I'=0.4 A,小灯泡正常发光时的电阻RL'==9.5 Ω。 (4)由题图乙知,闭合开关S、S2,定值电阻与灯泡都是并联,小灯泡正常发光,电流表测量通过定值电阻的电流,此时并联部分两端的电压,即小灯泡的额定电压U额=I1R0;断开S2,闭合S1,此时定值电阻与灯泡都是并联,电流表测量干路电流,则通过小灯泡的电流,即额定电流I额=I2-I1,根据欧姆定律可得小灯泡正常发光时的电阻RL=。 3.现有一个电压约为36 V的电源(电压保持不变),一个测量范围为0~1 A的电流表,三个阻值已知的电阻器(R1=20 Ω、R2=30 Ω、R3=10 kΩ),开关和导线若干。请合理选择器材设计实验,比较精确地测出阻值Rx约为10 Ω的电阻器的阻值。要求: (1)画出实验电路图。 (2)写出主要的实验步骤和需要测量的物理量。 (3)写出待测电阻器的电阻Rx的数学表达式(用已知量和测量量表示)。 答案:(1)如图所示。 (2)实验步骤及需要测量的物理量: ①按电路图连接电路; ②只闭合开关S1,读出电流表的示数I1; ③只闭合开关S2,读出电流表的示数I2。 (3)表达式:Rx=(R1+R2)-R2 解析:(1)测量电阻器的电阻,题目中没有提供电压表,但提供了定值电阻,因此可考虑将已知阻值的电阻器和待测电阻器串联,利用电源电压不变测出电阻值。因为电源电压36 V,考虑到精确性,阻值为R3的电阻可不使用,设计如图所示电路。 (2)实验时,可两次测量电路中的电流。 (3)只闭合开关S1时,有U=I1(R1+R2)　①;只闭合开关S2时,有U=I2(R2+Rx)　②;联立①②解得: Rx=(R1+R2)-R2。 类型三　伏滑法 4.某物理实验小组正在使用伏安法测量未知电阻的阻值Rx,实验电路如图甲所示(电源电压为3 V)。 (1)请用笔画线表示导线,将图甲中的电路连接完整,导线不得交叉;闭合开关S前,应将滑动变阻器的滑片移到最 ___________(选填“左”或“右”)端。 右 (2)闭合开关后,发现电流表无示数,电压表有示数且示数接近3 V,则电路故障的原因可能是 ____________。  (3)排除故障后,当滑片移到某一位置时,电压表示数为1.6 V,电流表示数如图乙所示,其读数为___________ A,则未知电阻的阻值Rx=___________ Ω。接下来测量多组实验数据算出Rx的平均值,这是为了减小__________。 定值电阻断路 0.16 10 误差 (4)实验中电流表突然损坏,小组同学经过讨论设计了一种实验方案,也可测出阻值Rx。电路如图丙所示,电源电压未知且恒定不变,a、b为滑动变阻器左右两个端点,滑动变阻器最大阻值为Rmax,请把以下测量步骤补充完整。 ①闭合开关S,将滑片P移到a端,读出电压表的示数U1; ②闭合开关S,________________________,读出电压表的示数U2;  ③待测电阻的阻值Rx=____________(用已知和测量出的物理量符号表示)。 将滑片P移到b端 ·Rmax 类型四　安滑法 5.(2024·内蒙古呼和浩特中考)为了测量一个标有“3 V”字样的小灯泡的电阻,小伟同学用两节干电池、标有“20 Ω　2 A”字样的滑动变阻器,以及开关、电压表和电流表设计了如图甲所示的电路。 (1)小伟连接好电路后,检查发现电路中有一根导线连接错误。请你在错误的导线上画“×”,并用笔画线表示导线画出正确的电路。 (2)再次连接电路时,小伟又发现电压表无法正常使用。他用剩余实验仪器,重新设计了如图乙所示的电路。并按照如下步骤操作: ①将滑动变阻器调到最右端,闭合开关,读出此时电流表示数为0.06 A; ②再将滑动变阻器调到最左端,闭合开关,读出此时电流表示数为0.12 A。 (3)如果认为灯丝电阻不变,那么根据以上数据,小伟可以计算出小灯泡的电阻值为____________。  (4)小伟操作后反思,认为灯丝的电阻受到温度的影响,电阻值会发生变化,因此测出的小灯泡的电阻值并不准确,与常温下的真实值相比,测量值应该____________(选填“偏大”或“偏小”)。  20 Ω 偏大 解析:(1)由题图甲可知,滑动变阻器接入电路中时选用了金属杆两端的接线柱,应将小灯泡右端接线柱与滑动变阻器金属杆左端接线柱相连的导线改接到滑动变阻器左下接线柱上。(3)滑动变阻器的滑片移动到最右端时,滑动变阻器的全部电阻值R最大接入电路中,此时电路中的电流I1=0.06 A,电源电压U=I1(R最大+R灯)　①;当滑动变阻器滑片移动到最左端时,滑动变阻器接入电路的电阻为0,此时电路中的电流为I2,电源电压U=I2R灯　②,联立①②并解之得R灯==20 Ω。(4)若考虑灯丝电阻的变化,电源电压约U= 3 V,将滑动变阻器滑片移动到最左端时,小灯泡两端的电压最大,灯丝温度最高,灯丝的电阻最大,且此时电流为0.30 A,则小灯泡的最大电阻R灯'==10 Ω<13.3 Ω,可见(3)中的测量值与真实值相比,应该比真实值偏大。 类型五　等效替代法 6.(2024·四川泸州中考)某校物理兴趣小组在课后拓展活动中对一个电阻器的电阻大小进行探究,选用了3 V的电源、待测电阻器(阻值为Rx)、电阻箱、电压表、开关和导线若干。 (1)连接好如图甲所示的电路后,闭合开关,电压表示数约为3 V,无论怎样调节电阻箱,电压表示数几乎不变,其原因可能是________________。  (2)排除故障后,调节电阻箱,电压表示数如图乙所示,则电阻箱两端的电压为_________ V;此时,电阻箱示数如图丙所示,则电阻箱接入电路的阻值为____________ Ω,Rx的阻值为____________ Ω。  待测电阻器断路 0.5 5 25 (3)同学们在交流中发现,电阻箱接入电路的阻值不同,电压表示数不同。当电阻箱接入电路的阻值增大时,电压表示数将____________(选填“变大”“变小”或“不变”)。  (4)同学们进行深入探究,闭合开关,多次调节电阻箱,记录电阻箱接入电路的阻值R和与之对应的电压表示数U,分别算出待测电阻器的阻值Rx,求其平均值是为了____________;利用测得的多组数据,描绘出电压U随电阻R的变化关系图像如下,其中正确的是____________。  变小 减小误差 B 解析:(1)待测电阻器与电阻箱串联,电源电压是3 V,闭合开关,电压表示数约为3 V,说明电压表和电源的两极连接,无论怎样调节电阻箱,电压表示数几乎不变,可推断待测电阻器断路。 (2)图甲中,电压表测量电阻器两端的电压,由图乙可知电压表的测量范围是0~3 V,分度值是0.1 V,电压表的示数是2.5 V,由串联电路的电压规律可知,电阻箱两端的电压UR=U-Ux=3 V-2.5 V=0.5 V;由图丙可知,电阻箱的阻值R=0×100 Ω+0×10 Ω+5×1 Ω+0×0.1 Ω=5 Ω,电路中的电流I==0.1 A,待测电阻器的阻值Rx==25 Ω。 (3)当电阻箱接入电路的阻值增大时,由串联分压可知电阻箱两端的电压增大,由串联电路电压的规律可知待测电阻器两端的电压变小,即电压表的示数变小。 (4)实验中,测量多组数据求平均值,是为了减小误差;电压表的示数Ux=Rx=,电压表的示数随电阻箱阻值的增大而减小,图像不是直线,是曲线,电压表的示数不为零,故选B。 本课结束 $